Котел паровой, сосуд давления, в котором нагревается вода, превращающаяся в пар. Тепловая энергия, подводимая к паровому котлу, может представлять собой тепло от сгорания топлива, электрическую,

КОТЕЛ ПАРОВОЙ

КОТЕЛ ПАРОВОЙ, сосуд давления, в котором нагревается вода, превращающаяся в пар. Тепловая энергия, подводимая к паровому котлу, может представлять собой тепло от сгорания топлива, электрическую, ядерную, солнечную или геотермальную энергию. Поскольку котел дает только насыщенный пар, его следует отличать от парогенератора, в состав которого в качестве неотъемлемых и необходимых агрегатов могут входить пароперегреватели, экономайзеры и воздухоподогреватели. Котлы применяются как источники пара для отопления зданий и питания технологического оборудования в промышленности, а также машин и турбин, приводящих в действие электрогенераторы. Самые малые паровые котлы бытового назначения дают ок. 20 кг пара в час при давлениях порядка атмосферного. В то же время котлы крупнейших электростанций производят до 4500 т пара в час при давлениях до 28 МПа. Такие давления называются сверхкритическими, поскольку они превышают критическое давление воды (22,1 МПа), при котором вода превращается в пар. Большой паровой котел такого типа может, потребляя несколько сот тонн пылевидного угля в час, производить столько пара при 550 C, сколько необходимо для выработки 1300 МВт электроэнергии. На рис. 1–3 представлены схемы (с указанием основных агрегатов) одного газотрубного и двух водотрубных котлов. Во всех этих котлах имеется топочная камера, в которой сжигается топливо. Горячие газообразные продукты горения уходят из зоны горения и на своем пути омывают поверхности парообразующих (кипятильных) труб, расположенных в газовом тракте. Проходя по шахте котла, эти газы охлаждаются от максимальной температуры в топочной камере до самой низкой в дымоходе. Тепло, отдаваемое газами, поглощается водой, которая нагревается и испаряется. Процесс испарения вызывает естественную циркуляцию (принудительная циркуляция создается механическими средствами – насосами).

ТИПЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Существуют два основных типа паровых котлов: газотрубные и водотрубные. Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В водотрубных котлах по трубам протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. Газотрубные котлы опираются на боковые стенки топки, тогда как водотрубные обычно крепятся к каркасу котла или здания.

Конструкции паровых котлов: а — цилиндрический; б — батарейный; в — жаротрубный; г — жаротрубно-дымогарный (локомобильный); д — камерный горизонтально-водотрубный; е — камерный горизонтально-водотрубный конструкции В. Г. Шухова; ж — двухсекционный горизонтально-водотрубный («морской»); з — вертикально-водотрубный с гнутыми трубами; u — вертикально-водотрубный с П-образной компоновкой; к — вертикально-водотрубный с Т-образной компоновкой; л — прямоточный конструкции Л. К. Рамзина; м — прямоточный котёл ТПП-210А (СССР): 1 — барабан; 2 — колосниковая решётка; 3 — жаровая труба; 4 — дымогарная труба; 5 — сборная камера; 6 — пароперегреватель; 7 — водяной экономайзер; 8 — воздухоподогреватель; 9 — газоход.

Со 2-й половины 19 в. выпускались камерные и секционные горизонтально-водотрубные П. к. с естественной циркуляцией, у которых кипятильные трубы были расположены с наклоном в 10—12° к горизонту. Камерный П. к. состоял из одного или нескольких барабанов, подсоединённых к ним сборных камер и пучков кипятильных труб, ввальцованных в камеры. Его поверхность нагрева 350 м^2,паропроизводительность 10 т/чпри давлении 1,5 Мн/м^2. Замена плоских камер отдельными секциями, в которые ввальцовывали по одному ряду труб, позволила повысить давление пара, а с увеличением числа секций, из которых собирался котёл, поверхность нагрева достигла 1400 м^2.

СЕКЦИОНИРОВАННЫЕ КОТЛЫ

Широко распространенный секционированный отопительный котел рассчитан на максимальное избыточное давление 100 кПа. Он состоит из отдельных секций, собираемых вместе подобно радиаторам центрального отопления. В крупных паровых котлах такого типа пар из каждой секции поступает в продольный верхний коллектор, а конденсат возвращается по двум нижним продольным коллекторам, расположенным по разные стороны секций. Основное достоинство такого котла состоит в легкости его демонтажа на небольшие блоки. Кроме того, при необходимости его легко наращивать. Однако в случае слишком быстрого разогрева при холодном пуске такой котел может дать трещину; для ремонта же, скажем, средней секции необходима полная разборка. Секционированные котлы работают с довольно высоким КПД и быстро разогреваются, поскольку внутренние поверхности секций образуют непосредственно топочную камеру. Чугунные секции такого котла не гарантируют безопасной работы при высоких давлениях пара; поэтому его тепловая мощность не превышает примерно 200 кВт, а максимальная производительность составляет ок. 4300 кг пара в час. Для этого требуется тепловыделение топлива ~12 ГДж/ч, что соответствует сжиганию 300 кг антрацита в час.

Монтаж секционных котлов
Чугунный секционный котел любого типа собирается из отдельных секций. По назначению и конфигурации могут быть лобовые, средние и задние секции чугунных котлов. Сборку производят на безрезьбовых ниппелях (секции стального котла собирают на сварке). При монтаже секционных котлов и вспомогательного оборудования значительный объем работ приходится на горизонтальную и вертикальную транспортировку отдельных деталей, пакетов, узлов или агрегатов. Эти работы выполняют такелажными средствами, из которых в первую очередь следует рекомендовать стреловые краны. В случае их отсутствия можно использовать домкраты, лебедки, тали и т.д. Секции котла могут быть собраны в пакеты непосредственно на стенах обмуровки топочной камеры, пакеты также могут быть заготовлены вне объекта и после испытания доставлены на него и установлены в проектное положение с помощью такелажных средств.

Во всех случаях необходимо стремиться к пакетному способу монтажа секционных котлов. Однако в практике пока еще имеет место монтаж котлов из отдельных секций, поэтому ниже излагается технология их монтажа.

После приемки строительной части на бетонном фундаменте выкладывают стенки топки из красного кирпича до уровня колосниковых балок и устанавливают колосниковые балки; далее стенки топки выкладывают из огнеупорного кирпича до отметки низа секций котла. Одновременно со стенками топки выкладывают наружную стенку газохода на высоту, несколько меньшую высоты стенки топки. Красный кирпич кладут с перевязкой швов на глиняном растворе, а огнеупорный кирпич - на растворе из огнеупорной глины, смешанной с шамотным порошком. Борова выкладывают из красного кирпича на глиняном растворе. На уровне окончания кладки стенки топки устраивают подмости для удобства монтажа котла.

Во время производства указанных работ слесари подготавливают котел к монтажу: очищают секции от формовочной земли, промывают керосином ниппели и ниппельные гнезда, предварительно очистив их от ржавчины, и транспортируют секции в помещение котельного зала на возможно близкое расстояние к месту сборки. В это же время подготавливают и монтируют такелажные средства для подъема секций.

Перед установкой каждой секции в ее ниппельные отверстия с одной стороны легкими ударами молотка через деревянный брусок вставляют ниппели, смазанные графитом, замешанным на натуральной олифе. Затем секции поочередно устанавливают в проектное положение, причем каждую последующую секцию ниппельными отверстиями надевают на ниппели предыдущей секции. Наружная поверхность ниппелей сточена на конус, что исключает возможность проскакивания ниппеля в ниппельном гнезде и создает уплотнение типа "металл о металл", препятствующее просачиванию воды. Однако на практике ниппель смазывают графитовой пастой и на него наматывают жгут из шнурового асбеста, пропитанный суриком или графитом, замешанными на натуральной олифе. Тонкий жгут шнурового асбеста создает более надежное уплотнение.

При сборке секций котлов особое внимание следует обращать на их устойчивость. Устойчивость постепенно собираемого пакета может быть достигнута с помощью временных упоров. В этом случае задние секции, с которых всегда начинается монтаж котла, скрепляют планкой и поднимают на основание. Установленные в проектное положение задние секции крепят временными упорами к полу или стене, в зависимости от местных условий. После этого грузоподъемным механизмом поочередно поднимают отдельные секции правого и левого пакетов и соединяют на ниппелях друг с другом. Таким образом, параллельно собирают оба пакета.

В последнее время находит применение монтажное приспособление, показанное на рис.1; сборка с его помощью упрощает монтаж и делает его безопасней, так как устойчивость получается более надежной. Монтажное приспособление состоит из стоек 1 и 2, ригеля 3 и консольной опоры 4. При сборке приспособления вначале на дно зольника устанавливают среднюю стойку 1, затем на нее надевают ригель 3 и закрепляют болтами на высоте, несколько превышающей высоту котла, после чего на ригель надвигают крайние стойки 2 и также крепят болтами. Далее, закрепляют на средней стойке консольную опору 4. Приспособление собирают на месте установки первых средних секций тыльной части котла, которые после окончания сборки приспособления устанавливают в проектное положение, выверяют и закрепляют винтовыми захватами 5. Затем устанавливают крайние задние секции и дальнейший монтаж производят аналогично изложенному выше. Показанное на рис.1 приспособление можно использовать при сборке секционных котлов любого типа.

Собрав несколько секций (4-6), их стягивают поочередно двумя монтажными стяжными болтами, пропущенными через верхнее и нижнее ниппельное отверстие пакета. Равномерное стягивание исключает перекос секций. Зазор между секциями после их стягивания не должен превышать 2 мм.

По окончании стягивания пакета монтажные стяжные болты заменяют постоянными стяжными болтами, входящими в комплект котла. Для этого монтажные болты снимают и на ниппели крайних секций надевают патрубки, также входящие в комплект котла. В патрубки вставляют специальные "сухари", сквозь которые пропускают постоянный стяжной болт, стягивающий пакет с обеих сторон гайками и контргайками. Сухарь должен закрывать не более 15% сечения ниппельного отверстия.

Затем к верхним патрубкам с фронта котла и к нижним патрубкам задней части котла присоединяют на паронитовых прокладках фланцевые отводы, соединяемые между собой фланцевым тройником. Верхние патрубки сзади котла и нижние патрубки впереди котла закрывают заглушками, причем передние заглушки должны иметь приваренный штуцер для присоединения котла к водопроводу и для опорожнения котла. На тройники спереди и сзади котла устанавливают задвижки. На этом обвязка водогрейного котла заканчивается.

При монтаже секционных паровых котлов кроме указанных операций производится также монтаж паросборника и циркуляционных труб, соединяющих паросборник с котлом. В зависимости от поверхности нагрева котла циркуляционные трубы могут быть установлены с одной или с обеих сторон котла.

После окончания обвязки котла снимают стяжные планки задних секций (если они использовались), удаляют временные упоры или монтажное приспособление и затем приступают к его гидравлическому испытанию.

Секционный горизонтальный котел. У водотрубных котлов секционного типа классификационным признаком, относящим их к горизонтальному или вертикальному типу, служит наклон труб. У горизонтальных котлов наклон труб менее 30°, а у вертикальных более 30° (обычно 45—90°). Котлы имеют горизонтальный паровой коллектор 3 и прямые парообразующие трубы 6, объединенные камерами 1 и 5 в секции. Каждая секция соединяется с паровым коллектором короткими патрубками 4 и пароотводящей трубой 2.

Секционные котлы были широко распространены в недавнем прошлом как главные; в настоящее время они используются в качестве вспомогательных на отдельных серийных дизельных танкерах

Дата добавления: 2015-09-29